1.一种匀热管板相变微制冷器,包括蒸发器(1)、冷凝器(2)、冷却水管(3)、玻璃板(4)和外部框架(5),其特征在于:蒸发器(1)是由带有微米四棱台结构(10)和纳米半球结构(11)的硅表面制作而成,冷凝器(2)由12块带有微米V形槽(12)和圆柱形纳米结构(13)的冷凝板(8)组成,并且每块冷凝板(8)的下表面与玻璃板(4)键合;外部框架(5)起到固定作用;
蒸发池(6)位于蒸发器(1)正面,所述蒸发池(6)底面上有均匀分布的微米四棱台结构(10)和纳米半球结构(11),形成双层异质微纳二级结构;所述冷凝器(2)表面上有微米V形槽(12)和圆柱形纳米结构(13)双层结构,形成梯度浸润性超疏水液滴自驱动表面,所述圆柱形纳米结构(13)以变间距的形式分布在微米V形槽(12)表面,所述微米V形槽(12)均匀分布在冷凝器(2)表面上;所述玻璃板(4)与冷凝板(8)背面键合形成冷却水管(3),所述蒸发池(6)内的液体与冷却水管(3)相互隔离;
在冷凝板(8)表面上,所述圆柱形纳米结构(13)的间距随离微制冷器中心距离的增大而增大,所述圆柱形纳米结构(13)的间距随着距离微米V形槽(12)底部距离的增大而增大;
所述蒸发器(1)表面上的微米四棱台结构(10)和冷凝板(8)正面的微米V形槽(12)由硅制成;
所述蒸发器(1)表面上的纳米半球结构(11)由二氧化硅制成;以疏水结构、亲水结构同时修饰蒸发器(1)表面确保蒸发池(6)中的液体处于核泡沸腾状态。
2.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器,其特点在于:所述冷却水管(3)与外界连接并且横截面是矩形。
3.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器,其特点在于:在冷凝板(8)表面上,在靠近外部框架(5)的一侧,所述圆柱形纳米结构(13)的间距最大,在靠近微制冷器中心的一侧,所述圆柱形纳米结构(13)的间距最小,所述圆柱形纳米结构(13)在微米V形槽(12)底部的分布间距要小于在其顶部的分布间距。
4.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器,其特点在于:所述蒸发池(6)和高温芯片传热区(7)分别在冷凝器(2)正面和反面,且蒸发池(6)和高温芯片传热区(7)分别在冷凝器(2)正面和反面对应的位置相同。
5.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器,其特点在于:所述冷凝板(8)的背面与玻璃板(4)的凹槽面键合形成冷却水管(3)。
6.根据权利要求1所述的匀热管板相变微制冷器的制造方法,其特征在于:包括以下步骤:S1.蒸发器的制作:
1a) 取一块适合大小的硅片作为蒸发器(1),双面清洗抛光,并在硅片正面用激光刻蚀出蒸发池(6),在蒸发池(6)底部热氧化淀积一层厚度为500nm的二氧化硅薄膜作为湿法腐蚀过程中硅的掩膜;
1b) 在硅片的正面涂光刻胶,用光刻机将掩膜图案转移到硅片表面并无掩膜图案覆盖的光刻胶,BOE腐蚀二氧化硅,开腐蚀窗口,去除剩余光刻胶;
1c) 正面用浓度为40%的KOH溶液腐蚀硅,腐蚀出蒸发器表面的微米四棱台结构(10);
1d) 用DRIE去除蒸发器硅表面剩余的二氧化硅薄膜;
1e) 正面溅射厚度为5μm的铝膜;
1f) 将带有微米结构的硅表面置于草酸溶液中,用电解法经过两步阳极氧化将铝膜氧化成多孔状均匀有序的AAO膜;
1g)进一步电解,蒸发器区域继续氧化,电解液穿过AAO膜微孔将硅衬底氧化形成二氧化硅半球,制作出纳米半球结构(11);
1h)使用磷酸和铬酸混合溶液腐蚀掉正面的AAO膜;
1i)在蒸发器的背面制作出高温芯片传热区(7);
S2.冷凝器的制作:
2a) 另取一块大小合适的硅片作为冷凝板(8),双面清洗抛光,并在正面热氧化淀积一层厚度为1μm的二氧化硅薄膜作为湿法腐蚀过程中硅的掩膜;
2b) 在硅片的正面涂光刻胶,用光刻机将掩膜图案转移到硅片表面并无掩膜图案覆盖的光刻胶,BOE腐蚀二氧化硅,开腐蚀窗口,去除剩余光刻胶;
2c) 正面用浓度为40%的KOH溶液腐蚀硅,腐蚀出冷凝器表面的微米V形槽(12);
2d) 用DRIE去除冷凝器硅表面剩余的二氧化硅薄膜;
2e) 表面喷胶并光刻,用电子束光刻出纳米结构图形;
2f) DRIE刻蚀出圆柱形纳米结构(13)并去除剩余光刻胶;
2g) 取一块玻璃板作为玻璃板(4),激光刻出冷却水管的凹槽;
2h) 玻璃板凹槽面与冷凝板(8)背面键合;
2i) 用12块冷凝板和玻璃板键合后形成的结构排列形成冷凝器(2),其中,每块冷凝板向中心倾斜10度。